Sensor de Temperatura de Mancal de Precisão – Detecção e Monitoramento Precisos

Sensor/Detector de Temperatura de Mancal

Sensor de Temperatura de Mancal também conhecido como Detector de Temperatura de Mancal (BTD).

Sigla: BTD.

Primeiro, o que é sensor de temperatura?

Instrumento ou dispositivo para medir temperatura de coisas ou locais.

Leitura sugerida: Incêndio de varredura (scavenge fire)

Funcionamento dos Sensores de Temperatura

Sensores detectam temperatura por dois métodos: contato direto com fonte de calor ou remotamente, sem contato direto, pela energia radiante.

Método indireto requer duas funções/variáveis.

Elementos sensores têm relação repetível resistência/tensão/corrente vs temperatura (R vs T) e faixa de temperatura de operação.

A relação R/V/A vs T é definida como quantidade de mudança de resistência/tensão/corrente do sensor por grau de mudança de temperatura.

De outra forma: mudança na primeira função ocorre por energia radiante da fonte de calor. Primeira função diretamente proporcional à mudança de temperatura. Primeira função pode ser tensão, corrente, resistência, etc.

Hoje, ampla gama de sensores: termopares, detectores de temperatura por resistência (RTDs), termistores, infravermelho, semicondutores.

Dentro dos sensores, para medir temperatura usa-se RTD feito enrolando fio fino em cerâmica ou vidro.

Geralmente, para elementos RTD usa-se platina, cobre, níquel ou cádmio, com relação repetível resistência vs temperatura (R vs T) e faixa de operação.

Termopar (thermocouple) também usado: dois materiais diferentes gerando tensão quando há mudança de temperatura. Tensão diretamente proporcional à temperatura: aumento de temperatura → aumento de tensão; diminuição → diminuição.

O que são Sensores/Detectores de Temperatura de Mancal?

Tipo de sensor de temperatura usado para medir temperatura do mancal.

Onde ficam localizados Sensores/Detectores de Temperatura de Mancal?

Mancais têm duas partes principais: 1. Estacionária e 2. Rotativa.

Sensores instalados no corpo estacionário do mancal, monitorando temperatura dos mancais.

Instalação do Sensor de Temperatura de Mancal

1. Remover o bico de graxa (grease zerk) existente do alojamento do mancal.
2. Soltar porca da sonda ADB e remover sonda do sensor.
3. Rosquear corpo do sensor ADB no furo roscado 1/8" NPT no alojamento do mancal.
4. Reinserir sonda de temperatura no corpo do sensor, ajustar profundidade da sonda para adequar ao mancal. Para monitoramento ótimo, sonda deve ficar o mais próximo possível da pista externa sem tocar (Figuras A e B).
5. Apertar porca da sonda ADB com chave recomendada (ADBW). Torque máximo recomendado: 18 in-lb (2 Nm).
6. Importante usar eletroduto flexível estanque e conexões para instalação (Figuras C e D) para proteger cabos do sensor.

INSTALAÇÃO DE ELETRODUTO FLEXÍVEL ESTANQUE

Sistemas de eletroduto podem canalizar água diretamente aos sensores por conexões mal vedadas e condensação.

Com o tempo, água afeta desempenho do sensor. Para prevenir, instalar corretamente eletroduto e drenos de ponto baixo.

Usar eletroduto metálico rígido para proteger cabos dos sensores à unidade de controle.

Figura C: instalação correta. Sensor acima do dreno do eletroduto e nível d'água.

Figura D: água, especialmente condensação, pode contornar dreno e fluir diretamente ao sensor.

Unidade de Sensor de Mancal SKF

O que é Unidade de Sensor de Mancal SKF? Unidades mecatrônicas cobrindo campos de sensor e engenharia de mancais. Combinação praticamente ideal de mancais esfericos de sulco profundo versáteis com unidades de sensor blindadas de influências externas.

Corpo do sensor, anel de impulsos e mancal mecanicamente fixados, formando unidade integral pronta para montar.

Unidades Sensor-Mancal SKF usadas para registrar:

• Número de revoluções
• Velocidade
• Sentido de rotação
• Posição relativa/contagem
• Aceleração ou desaceleração

Além destas unidades com sensores de velocidade, unidades com sensores de temperatura também disponíveis. Permitem monitoramento imediato e permanente de temperatura do mancal, prevenindo caixas de mancais quentes (hot-running axle boxes) e danos em operação.

Sensor de Temperatura de Mancal SKF

Sensor de temperatura de mancal SKF é tipo de sensor para medir temperatura de mancal. Feito pela SKF, por isso SKF BTD sensors.

Geralmente usamos sensores RTD pt100 para medir temperatura de mancais.

Sensor SKF pt100 ajustável com bico de graxa tipo SKF PT100K3DN

SKF PT100K3DN tem característica especial: ajuste de profundidade de aproximação da sonda. Projetado especialmente para mancais SKF.

Na prática, diferenças de 20% a 40% contra medições de temperatura superficial. Isso pode interferir rapidamente num aumento de temperatura.

O PT100 emite sinal de standby permanente. Se não houver tal sinal, causa deve ser investigada e, se possível, sensor substituído.

Enquanto emite sinal de standby, também emite sinal de contato de emergência por temperatura crescente, assim que há atrito que pode causar dano à máquina e calor, incêndio.

Sensores de sinal analógico podem conectar diretamente ao PLC ou, para aumentar proteção, a dispositivo de monitoramento independente como indicador GSI48.

Sinal analógico também pode ser convertido para digital, profibus, por transmissor.

Limite de Temperatura de Mancal SKF

Versão classificação ATEX (Ex-i)
III 1/2 D Ex ia IIIC TX Da/Db, II 1/2 G Ex ia IIC T6..T1 Ga/Gb -40 °C a 185 °C

Limite de temperatura de mancal SKF: 185 °C.

Sensor de Temperatura de Mancal pt100

Sensor pt100 é RTD que usa platina para resistência.

Pt100 é tipo comum de RTD cujo elemento sensor é platina. Resistência nominal 100 ohms a 0 °C.

Pt = platina; "100" = resistência em ohm a 0 °C.

Similarmente pt1000: pt = platina; "1000" = resistência em ohms a 0 °C.

Relação Resistência/Temperatura para metais

Elementos sensores RTD de platina, cobre ou níquel têm relação repetível resistência-temperatura (R vs T) e faixa de operação.

Relação R vs T = mudança de resistência do sensor por grau de mudança de temperatura.

Mudança relativa de resistência (coeficiente de temperatura da resistência) varia ligeiramente na faixa útil do sensor.

Princípio de Funcionamento do Sensor/Detector de Temperatura de Mancal

Sensores de temperatura detectam por dois métodos: contato direto ou remotamente por energia radiante.

BTDs detectam temperatura sem tocar mancal, pois rotação arrisca danificar sensores.

Princípio: uma variável conectada à fonte de calor via infravermelho (resistência, corrente, tensão) é diretamente proporcional à temperatura. Usa duas funções/variáveis: uma indiretamente conectada ao elemento medidor por infravermelho, segunda é temperatura. Mudança na primeira função → mudança na temperatura.

Sensor RTD de Mancal

RTD é sensor com elemento sensível cuja resistência muda com temperatura. Geralmente platina; níquel ou cobre não incomuns. Hoje RTDs em várias formas: fio enrolado, filme fino.

Para medir resistência em RTD: aplicar corrente constante, medir tensão resultante, determinar resistência.

Funcionamento do RTD

RTD consiste de elementos metálicos cuja mudança de resistência é fenômeno de temperatura. Pequena corrente de excitação passa pelo elemento; tensão proporcional à resistência medida e convertida para unidades de calibração de temperatura. Elemento RTD criado enrolando fio (elementos fio enrolado) ou depositando filme (filme fino) em núcleo cerâmico/vidro, selado em cápsula cerâmica/vidro.

Termopar de Mancal

Termopar consiste de junção "quente" soldada, geralmente fios, entre dois metais diferentes, e junção de referência nas extremidades opostas dos metais base.

Junção conjunta = JUNÇÃO QUENTE (HOT JUNCTION). Outra extremidade = EXTREMIDADE FRIA ou JUNÇÃO FRIA (COLD JUNCTION).

Junção fria na extremidade final do material do termopar. Se houver diferença de temperatura entre junção quente e fria, pequena tensão criada.

Mudanças de temperatura na junção de medição causam deslocamento da força eletromotriz (fem) entre as outras extremidades. Através das extremidades livres dos fios do termopar, a fem aparece onde é medida e convertida em unidades de calibração de calor.

Nota: Para medir -400 °F a 1550 °F, usam-se RTDs de platina. RTDs substituem lentamente termopares em muitas aplicações industriais abaixo de 1200 °F devido a precisão e repetibilidade melhoradas.